PENDAHULUAN
advertisement
Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan PENDAHULUAN A. Petunjuk Penggunaan Bahan Ajar Bahan ajar “Dasar-dasar Kelistrikan” dirancang untuk pelaksanaan pembelajaran mandiri tanpa kehadiran guru atau pembelajaran klasikal. Apabila digunakan pada pembelajaran mandiri, ikutilah petunjuk berikut agar memudahkan dalam mempelajarinya. 1. Pahami tujuan umum pembelajaran (TUP) dari bahan ajar dan tujuan khusus pembelajaran (TKP) kegiatan belajar, agar dapat mengukur ketercapaian pembelajarannya. 2. Pelajari materi kegiatan belajar dengan seksama sesuai dengan selera, situasi dan kondisi yang dikehendaki. 3. Jika dirasa telah paham dengan materi yang dipelajari, kerjakan latihan yang ada pada kegiatan belajar. 4. Cocokkan hasil pekerjaan latihan dengan kunci jawaban latihan yang tersedia di belakang soal latihan. 5. Jika ada yang belum sesuai antara hasil pekerjaan latihan dengan kunci jawaban, pelajari kembali materi dari soal latihan yang belum terjawab dengan benar tadi, kemudian coba lagi mengerjakan soal latihannya hingga jawabannya benar. 6. Setelah semua soal latihan terjawab dengan benar, kerjakanlah soal tesnya. 7. Cocokkan hasil pengerjaan soal tes dengan kunci jawaban yang tersedia pada bagian akhir dari bahan ajar ini. 8. Jika ada yang belum sesuai antara hasil pengerjaan soal tes dengan kunci jawaban, ulangi kembali mengerjakan soal tersebut sampai jawabannya benar. 9. Selama mempelajari isi bahan ajar ini, diperkenankan menggunakan referensi lain atau minta keterangan dari teman sejawat atau guru pembimbing. 10. Setelah menyelesaikan semua aktifitas pembelajaran dan dirasa telah menguasai materi sesuai dengan tujuan pembelajaran, disarankan menemui guru pembimbing untuk tindak lanjutnya. 1 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan B. Deskripsi Isi Modul Bahan ajar “Dasar-dasar Kelistrikan” ini dirancang dengan susunan sebagai berikut : 1. Listrik dan Hukum Ohm 2. Rangkaian Listrik. 3. Magnet dan Induksi. 4. Pengujian Rangkaian Listrik dan Induksi Listrik. C. Prasyarat Untuk memudahkan dalam mempelajari bahan ajar “Dasar-dasar Kelistrikan” ini, maka anda harus menguasai bahan ajar “Matematika Dasar” antara lain meliputi hitungan pecahan dan pembacaan skala atau divisi. D. Tujuan Umum Pembelajaran Setelah mempelajari bahan ajar ini, peserta dapat : 1. Menjelaskan pengertian listrik dan hukum Ohm. 2. Menjelaskan pengertian magnet dan induksi. 3. Menjelaskan jenis dan karakteristik rangkaian kelistrikan. 4. Membuktikan magnet dan induksi listrik. 5. Membuktikan hukum Ohm melalui percobaan. 2 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan KEGIATAN BELAJAR 1 : LISTRIK DAN HUKUM OHM A. Tujuan Khusus Pembelajaran Setelah mempelajari kegiatan belajar 1, peserta dapat : 1. Menjelaskan pengertian listrik. 2. Menjelaskan pengertian arus, tegangan, dan tahanan. 3. Menjelaskan hukum Ohm. B. Materi Pembelajaran Listrik adalah aliran elektron dari satu atom ke atom lainnya pada sebuah penghantar. Untuk memahami dan mengerti tentang listrik, maka terlebih dahulu harus memahami bagian benda terkecil yakni atom. Semua jenis benda baik dalam bentuk padat, cair maupun gas terbentuk dari atom-atom yang terdiri dari proton, neutron, dan elektron. Proton dan neutron tergabung menjadi inti atom dan bermuatan positif, sedangkan elektron berada pada bagian luar, mengelilingi inti aton dan bermuatan neagtif. Elektron yang letaknya paling jauh disebut elektron bebas atau elektron valensi. Elektron bebas ini mempunyai ikatan yang sangat lemah terhadap inti, oleh karena itu elektron bebas ini mempunyai sifat yang tidak stabil dan mudah dipengaruhi oleh elektron lain. Apabila elektron suatu atom terlepas dari orbitnya, maka atom tersebut akan bermuatan positif. Sebaliknya apabila atom tersebut dapat penambahan elektron bebas maka atom tersebut akan bermuatan negatif. Atom yang paling sederhana adalah atom hidrogen, atom ini mempunyai satu elektron yang mengelilingi satu proton. Proton Elektron Gambar 1. Atom hidrogen 3 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan Di bawah ini digambarkan atom karbon dan atom tembaga. Gambar 2. Atom karbon K L M N Gambar 3. Atom tembaga Atom karbon pada gambar di atas mempunyai 6 proton dan 6 neutron. Inti atom ini dikelilingi 2 elektron pada orbit pertama, dan pada orbit kedua terdapat 4 elektron. dengan demikian dapat disimpulkan bahwa atom karbon mempunyai 4 elektron bebas. Sedangkan atom tembaga mempunyai inti yang terdiri dari 29 proton dan 29 neutron. Inti atom ini dikelilingi elektron-elektron yang beredar pada orbitnya dan membentuk lapisan. Lapisan-lapisan ini diberi identifikasi dengan huruf, lapisan paling dalam K, lapisan kedua L, lapisan ketiga M, dan lapisan keempat N. Pada lapisan K terdapat 2 buah elektron, pada lapisan L terdapat 8 elektron, pada lapisan M terdapat 18 elektron, dan pada lapisan N 4 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan terdapat hanya 1 elektron.. karena elektron bebas atom tembaga jumlahnya lebih sedikit dibanding dengan elektron bebas pada atom karbon, maka elektron bebas tembaga ini mempunyai ikatan yang lebih lemah dari intinya, sehingga elektron bebas pada tembaga lebih mudah berpindah dari satu atom ke atom lainnya. Hal inilah yang menyebabkan tembaga menjadi penghantar listrik yang sangat baik. 1. Macam-macam Listrik Secara garis besar listrik dapat dibedakan dalam dua jenis yakni listrik statis dan listrik dinamis, sedangkan listrik dinamis dapat dibedakan menjadi dua macam yakni listrik arus searah (Direct Current) dan listrik arus bolak-balik (Alternating Current). a. Listrik statis Apabila dua buah konduktor yang berbeda muatan digosokgosokkan, maka muatan listrik pada konduktor tersebut akan berkumpul pada permukaan konduktor tersebut.. Jika kedua konduktor didekatkan maka akan tarik menarik, tetapi tidak terjadi perpindahan elektron. Contoh : Bila kain sutera digosok-gosokkan pada sebatang kaca, maka elektron kain sutera tersebut akan berkumpul pada permukaannya. Begitu juga dengan ion-ion positif pada batang kaca, ion-ion positif ini akan berkumpul pada permukaan batang kaca. Apabila kedua benda tersebut didekatkan, maka akan terjadi tarik-menarik, seperti diperlihatkan pada gambar berikut. Batangan kaca Timbul arus listrik Kain sutera Gambar 4. Listrik statis 5 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan b. Listrik dinamis Berbeda dengan listrik statis, listrik dinamis merupakan gerakan elektron dari satu atom ke atom lain dalam suatu penghantar. Bila elektron ini bergerak dengan arah tetap, maka disebut listrik arus searah (direct current) yang biasa disingkat dengan arus DC. Bila gerakan elektron ini berubah arah secara periodik maka biasa disebut arus bolak-balik (alternating current) yang biasa disingkat arus AC. + + 0 0 _ G Gambar 5. Listrik arus searah Gambar 6. Listrik arus bolak-balik 2. Arus, Tegangan, dan Tahanan Listrik Saat listrik bekerja, terdapat tiga faktor dasar di dalamnya, yakni : arus, tegangan, dan tahanan. Ketiga faktor tersebut merupakan dasar pengertian tentang listrik. a. Arus listrik Aliran elektron melalui penghantar disebut arus dan diukur dalam amper. Satu amper arus listrik adalah gerakan 6,28 X 1018 elektron perdetik dalam sebuah penghantar Kawat tembaga 6,28 X 1018 elektron perdetik Satu amper Gambar 7. Jumlah aliran elektron perdetik 6 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan b. Tegangan listrik Tegangan adalah tekanan yang menyebabkan aliran listrik pada sebuah penghantar. Adanya tegangan tergantung pada perbedaan muatan dari ujung-ujung penghantar. Adanya tegangan ini dapat diilustrasikan dengan bejana air. Seperti diperlihatkan pada gambar berikut ini, air akan mengalir dari bejana A ke bejana B, hal ini dikarenakan air pada bejana A ditempatkan pada posisi lebih tinggi, sehingga tekanannya lebih besar dari tekanan air pada bejana B. Begitu juga halnya dengan tegangan, apabila ujung-ujung penghantar dihubungkan dengan batere atau generator maka akan terjadi beda potensial pada kedua ujungnya. Jadi tegangan adalah daya potensial yang tetap ada walaupun tidak ada arus. Sebagai contoh pada batere 12 volt, walaupun tidak ada hubungan terhadap peralatan lain, tegangan tetap ada walaupun tidak ada arus. Tetapi arus tidak akan ada tanpa tegangan yang dihasilkan antara dua titik. Apabila muatan pada terminal bertambah banyak maka tegangannya bertambah tinggi. A Perbedaan ketinggian permukaan air Aliran air B Gambar 8. Air mengalir karena perbedaan tekanan Perhatikan gambar berikut ini, generator diibaratkan sebagai pemompa elektron. Generator akan mensuplai elektron melalui bola lampu, jika arus listrik yang mengalir pada lampu sebesar 1 amper, maka yang keluarpun tetap 1 amper. 7 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan 1 amper Generator Lampu 1 amper Gambar 9. Generator sebagai pembangkit listrik c. Tahanan listrik Setiap penghantar memberikan penahanan terhadap aliran arus listrik, hal tersebut disebabkan oleh beberapa faktor, antara lain : 1) Tiap-tiap atom menahan perpindahan elektron dan terjadi perlawanan terhadap inti arah luarnya. 2) Benturan elektron-elektron dan atom tidak terhitung pada sebuah penghantar. Benturan ini menyebabkan timbulnya panas pada penghantar. Tahanan diukur dengan satuan Ohm (Ω). Satu ohm adalah besar tahanan yang akan mengalirkan arus sebesar 1 amper dengan tegangan sebesar 1 volt. Dalam rangkaian listrik terdapat tiga komponen utama yakni sumber tegangan (batere), tahanan (bola lampu), dan penghantar seperti kabel tembaga sebagai penghubung rangkaian. Alat ukur yang digunakan untuk pemeriksaan rangkaian listrik adalah : - Ampermeter, digunakan untuk mengukur besar arus listrik yang mengalir pada rangkaian dan dipasang secara serie terhadap beban. - Volt meter, digunakan untuk mengukur tegangan antara dua terminal pada rangkaian dan dipasang secara paralel terhadap beban. 8 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan A Ampermeter + _ V Batere Resistor Volt meter Gambar 10. Rangkaian dasar kelistrikan Pada dasarnya ada dua cara untuk menerangkan aliran listrik pada rangkaian, yakni : • Teori konvensional Arus listrik mengalir dari terminal positif (berpotensial lebih besar) ke terminal negatif (berpotensial lebih kecil) pada sebuah rangkaian. • Teori elektron Arus listrik mengalir dari terminal negatif ke terminal positif pada sebuah rangkaian (yang bergerak adalah elektron). Kedua cara di atas dapat digunakan, tetapi umumnya digunakan teori konvensional. 3. Hukum Ohm Hukum ohm adalah hukum yang menyatakan bahwa apabila arus listrik mengalir pada sebuah penghantar, intensitas arusnya sama dengan tegangan yang mendorongnya dibagi dengan tahanan penghantar. Hukum Ohm digunakan untuk menentukan besar arus (I), tegangan (E), dan tahanan (R) dalam sebuah rangkaian. Hukum Ohm dapat dinyatakan dalam tiga formulasi berbeda sebagai berikut : 9 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan E=IXR ---------> Volt E I = -------R ---------> Amper E R = ------I ---------> Ohm (Ω) Metoda yang sederhana untuk mengingat hubungan ketiga formulasi tersebut di atas ditunjukkan pada gambar 11. Formula ini digunakan untuk menghitung Tegangan (E), Arus (I), dan Tahanan (R) sebagai kuantitas yang belum diketahui, dalam hal ini dua kuantitas lainnya harus diketahui sebelumnya. E I R E I E R = E = I = I R R Gambar 11. Cara yang mudah untuk mengingat hukum Ohm. C. Latihan 1. Jelaskan, apa yang dimaksud dengan listrik ? 2. Sebutkan aplikasi jenis listrik dinamis yang biasa dipakai dalam kehidupan sehari-hari ! 3. Sebutkan elemen yang terkandung dalam sebuah atom ! 4. Jelaskan, apa yang dinaksud dengan hukum Ohm ? 5. Jelaskan, apa kegunaan hukum Ohm ? 10 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan D. Rangkuman 1. Listrik adalah aliran elektron dari satu atom ke atom lainnya pada sebuah penghantar. Sebuah atom yang memiliki elektron bebas lebih sedikit, elektron bebasnya mempunyai ikatan yang lebih lemah dari intinya, sehingga elektron bebas ini lebih mudah berpindah dari satu atom ke atom lainnya. Hal inilah yang menyebabkan tembaga menjadi penghantar listrik yang lebih baik jika dibandingkan dengan karbon. 2. Secara garis besar listrik dapat dibedakan dalam dua jenis yakni listrik statis dan listrik dinamis, sedangkan listrik dinamis dapat dibedakan menjadi dua macam yakni listrik arus searah (Direct Current) dan listrik arus bolak-balik (Alternating Current). 3. Pada dasarnya ada dua cara untuk menerangkan aliran listrik pada rangkaian, yakni dengan teori konvensional dan teori elektron. 4. Hukum ohm adalah hukum yang menyatakan bahwa apabila arus listrik mengalir pada sebuah penghantar, intensitas arusnya sama dengan tegangan yang mendorongnya dibagi dengan tahanan penghantar. Hukum Ohm digunakan untuk menentukan besar arus (I), tegangan (E), dan tahanan (R) dalam sebuah rangkaian. E. Test Pilih jawaban yang paling tepat pada pernyataan berikut ini ! 1. Yang dimaksud dengan listrik adalah : a. Aliran elektron pada sebuah penghantar b. Aliran elektron dari satu atom ke atom lainnya pada sebuah penghantar. c. Aliran atom dan elektron pada sebuah penghantar. d. Jumlah elektron pada sebuah penghantar 2. Atom yang paling sederhana adalah atom hidrogen, atom ini mempunyai : a. Dua elektron mengelilingi satu atom. b. Satu elektron mengelilingi satu proton. c. Dua proton mengelilingi satu elektron. d. Satu proton mengelilingi satu elektron. 11 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan 3. Setiap atom terdiri dari : a. Elektron-elektron. b. Proton-proton. c. Proton-elektron. d. Proton dengan elektron dalam jumlah yamg sama. 4. Penyebab atom bermuatan negatif adalah : a. Terjadinya perpindahan elektron dari atom tersebut. b. Bertambahnya elektron pada atom tersebut. c. Jumlah elekron dan proton sama. d. Berkurangnya elektron pada atom tersebut. 5. Jumlah elektron yang mengalir pada suatu penghantar yang dialiri arus 1 (satu) amper/detik adalah : a. 6,28 X 1018 b. 62,8 X 10,18 c. 62,8 X 1018 d. 6,28 X 10,18 6. Tekanan yang menyebabkan mengalirnya arus listrik pada sebuah penghantar adalah : a. Arus b. Tegangan c. Tahanan d. Daya 7. Nilai sebuah tahanan diukur dengan : a. Volt meter b. Ohm meter c. Amper meter d. Hydrometer 8. Nilai sebuah tahanan pada sebuah penghantar ditentukan oleh beberapa faktor, antara lain : a. Diameter kawat penghantar b. Panjang penghantar c. Tahanan jenis penghantar d. Semua jawaban benar. 12 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan 9. Hukum Ohm berkaitan dengan : a. Arus dan tahanan b. Arus, tahanan, dan tegangan c. Arus dan tegangan d. Tahanan dan tegangan 10. Sebuah rangkaian listrik yang paling mendasar harus mempunyai beberapa unsur, antara lain : a. Batere dan lampu b. Batere, lampu, dan saklar c. Batere, kawat penghubung, dan saklar d. Batere, kawat penghubung, dan lampu F. Umpan Balik dan Tindak Lanjut Materi yang sedang Anda pelajari merupakan pengetahuan pendukung terhadap kompetensi “Memperbaiki Kerusakan pada Sistem Kelistrikan Otomotif”. Berdasarkan kriteria tingkat penguasaan kompetensi : Kompetensi utama : 90% - 100% Kompetensi pendukung : 75%-90& Kompetensi pelengkap : 60% - 75% Maka standar minimal yang ditetapkan untuk penguasaan materi ini adalah 75. Bandingkan hasil jawaban tes Anda dengan kunci jawaban yang terdapat pada bagian akhir bahan ajar ini, kemudian ukurlah hasil penguasaan yang telah dicapai menggunakan rumus berikut : Σ Jawaban benar Tingkat penguasaan = -------------------------- X 100% Σ Soal Jika hasil yang diperoleh telah mencapai 75% atau lebih, maka Anda telah menguasai materi yang dipelajari dan berhak melanjutkan pembelajaran berikutnya dengan persetujuan guru pembimbing. Namun jika hasil yang diperoleh belum mencapai 75% Anda masih harus mengulangi atau mempelajari kembali bahan ajar ini. 13 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan G. Kunci Jawaban Latihan 1. Listrik adalah aliran elektron dari satu atom ke atom lainnya pada sebuah penghantar 2. Jenis listrik dinamis yang biasa digunakan dalam kehidupan seharihari adalah listrik arus searah (Direct current) dan listrik arus bolakbalik (alternating current). 3. Elemen yang terkandung dalam sebuah atom adalah Proton, neutron, dan elektron. 4. Hukum Ohm adalah hukum yang menyatakan bahwa apabila arus listrik mengalir pada sebuah penghantar, intensitas arusnya sama dengan tegangan yang mendorongnya dibagi dengan tahanan penghantar. 5. Kegunaan hukum Ohm adalah untuk menentukan besaran arus (I), tegangan (E), dan tahanan (R). 14 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan KEGIATAN BELAJAR 2 : RANGKAIAN LISTRIK A. Tujuan Khusus Pembelajaran Setelah mempelajari kegiatan belajar 2, peserta dapat : 1. Menjelaskan sifat-sifat rangkaian serie, paralel, dan campuran. 2. Menyelesaikan perhitungan pada rangkaian serie, paralel, dan campuran. B. Materi Pembelajaran Pada dasarnya rangkaian kelistrikan dapat dibedakan dalam tiga katagori yakni : rangkaian serie, rangkaian paralel, dan rangkaian campuran (serie-paralel) + Serie + Paralel + Serie-paralel Gambar 12. Jenis rangkaian listrik 1. Rangkaian serie Rangkaian serie terdiri dari beberapa tahanan (resistor) yang dihubungkan satu sama lain secara berderet. Pada rangkaian serie hanya terdapat satu jalur pengaliran arus listrik. Rangkaian serie mempunyai sifat sebagai berikut : a. Arus yang mengalir pada tiap bagian rangkaian adalah sama b. Tahanan total adalah jumlah seluruh tahanan pada rangkaian. c. Tegangan sumber sama dengan jumlah tegangan pada setiap bagian rangkaian tersebut. 15 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan Sebagai contoh, rangkaian serie berikut ini mempunyai 2 (dua) buah tahanan, masing-masing 2Ω dan 4Ω yang dihubungkan dengan sumber tegangan 12 volt. R1 = 2Ω + - R2 = 4Ω E = 12 V Gambar 13. Rangkaian serie dengan dua tahanan Pada rangkaian serie, jumlah tahanan totalnya dapat dicari dengan menjumlahkan besar tahanan satu dengan yang lainnya, yakni : Rtotal = R1 + R2 =2+4 = 6 Sedangkan untuk menentukan besarnya arus yang mengalir adalah sebagai berikut : E I = ------Rt -----> 12 I = ------6 -----> I = 2 amper Besar tegangan yang diserap oleh masing-masing tahanan adalah : V1 = R1 X I -----> V1 = 2 X 2 ------> V1 = 4 volt V2 = R2 X I -----> V2 = 4 X 2 ------> V2 = 8 volt Tegangan total (Vt) = V1 + V2 ------> Vt = 4 + 8 ---> Vt = 12 volt 16 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan 2. Rangkaian paralel Rangkaian paralel paling banyak digunakan dalam kelistrikan mobil. Pada rangkaian paralel biasanya terdapat beberapa buah tahanan yang dipasang secara berjajar. Rangkaian paralel ini mempunyai beberapa sifat, antara lain : a. Tegangan pada tiap-tiap tahanan sama dengan tegangan sumber. b. Besarnya arus yang mengalir pada tiap cabang berbeda, hal ini tergantung besarnya tahanan yang dipasang dan besarnya arus total sama dengan jumlah arus yang mengalir pada cabang rangkaian. c. Tahanan total sama dengan jumlah kebalikan dari tahanan bagian-bagian. Rangkaian di bawah ini mempunyai dua buah tahanan yang dihubungkan secara paralel, masing-masing R1 = 6 Ω dan R2 = 3 Ω yang dihubungkan dengan sumber tegangan 12 volt. + - R1 = 6Ω E = 12V R2 = 3Ω Gambar 14. Rangkaian paralel dengan 2 tahanan Untuk menentukan besar tahanan dan arus totalnya adalah sebagai berikut : 1 1 1 -------= ------ + -----R total R1 R2 1 1 ------> Rtotal = ------ + -----6 3 1 1 2 -------= ------ + -----R total 6 6 3 ------> Rtotal = -----6 17 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan R total 6 -------- = ------- ------> Rtotal = 2 1 3 Untuk menentukan besarnya arus yang mengalir pada masingmasing beban adalah sebagai berikut : E 12 I1 = ------ -----> I1 = ------R1 6 -----> I1 = 2 amper E 12 I2 = ------ -----> I2 = ------R2 6 -----> I2 = 4 amper Untuk menentukan arus total yang mengalir pada rangkaian dapat dilakukan dengan dua cara, yakni : • Cara pertama dengan menjumlahkan arus cabang I total = I1 + I2 -----> I total = 2 + 4 • -----> I total = 6 amper Cara kedua dengan membagi tegangan dengan tahanan total E I total = ------R total 12 -----> I total = ------2 ----> I total = 6 amper 3. Rangkaian campuran (Serie-paralel) Gambar berikut merupakan gabungan dari rangkaian serie dan paralel. Dalam hal ini tahanan yang bernilai 2 Ω dihubungkan serie terhadap tahanan 6 Ω dan 3 Ω yang dirangkai secara paralel. R1 = 2Ω + - R2 = 6Ω E = 12 V R3 = 3Ω Gambar 15. Rangkaian campuran dengan 3 tahanan 18 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan Untuk menentukan besarnya tahanan total pada rangkaian tersebut, pertama adalah menghitung tahanan yang dipasang secara paralel (R2 dan R3), kemudian menjumlahkannya dengan tahanan yang dipasang secara serie (R1). Dari perhitungan, maka diperoleh : Rtotal = R1 + Rp -----> Rtotal = 2 + 2 -----> Rtotal = 4 Dengan cara yang sama seperti sebelumnya maka arus total dapat ditentukan sebagai berikut : E 12 I total = -------- -----> I total = -----R total 4 -----> I total = 3 amper Untuk menentukan besarnya arus yang mengalir pada rangkaian cabang (R2 dan R3), pertama harus ditentukan dulu besar tegangan diantara kedua titik sambungan pada rangkaian paralel. Caranya adalah sebagai berikut : VRp = I total X Rp -----> VRp = 3 X 2 -----> VRp = 6 volt Besar arus pada R2 VRp 6 IR2 = ------ ----> IR2 = -----R2 6 -----> IR2 = 1 amper Besar arus pada R3 6 VRp IR3 = ------ ----> IR3 = -----R3 3 -----> IR3 = 2 amper Dengan cara demikian dapat dipastikan bahwa arus totalnya adalah 3 amper sama dengan arus yang masuk melalui tahanan serie. 19 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan C. Latihan 1. Sebutkan sifat-sifat rangkaian serie ! 2. Sebutkan sifat-sifat rangkaian paralel ! 3. Pada sebuah rangkaian campuran (serie-paralel), untuk menentukan jumlah tahanan total pada rangkaiannya, pertama kali adalah dengan menyelesaikan (menghitung) tahanan yang dirangkai secara … . D. Rangkuman Pada dasarnya rangkaian kelistrikan dapat dibedakan dalam tiga katagori yakni : rangkaian serie, rangkaian paralel, dan rangkaian campuran (serie-paralel) • Rangkaian serie terdiri dari beberapa tahanan (resistor) yang dihubungkan satu sama lain secara berderet. Pada rangkaian serie hanya terdapat satu jalur pengaliran arus listrik. • Rangkaian paralel paling banyak digunakan dalam kelistrikan mobil. Pada rangkaian paralel biasanya terdapat beberapa buah tahanan yang dipasang secara berjajar. • Rangkaian campuran merupakan gabungan dari rangkaian serie dan paralel. Ketiga rangkaian di atas ditunjukkan seperti gambar di bawah ini. + + Serie Paralel + Serie-paralel 20 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan E. Test 1. Bila tiga buah tahanan dihubungkan secara serie, maka tahanan totalnya adalah : a. Tetap b. Bertambah c. Berkurang d. Tidak ada jawaban yang benar 2. Bila dua buah tahanan dihubungkan secara paralel, maka tahanan totalnya adalah : a. Tetap b. Bertambah c. Berkurang d. Tidak ada jawaban yang benar. 3. Pada sebuah rangkaian terpasang lampu dengan tahanan 10 Ohm, apabila sumber tegangannya 12 Volt, maka arus adalah … . a. 0,6 amper b. 1,2 amper c. 2 amper d. 22 amper 4. Pada rangkaian serie, arus yang mengalir pada tiap beban tahanan adalah … a. Sama dengan arus total. b. Berbeda dengan arus total c. Lebih besar dari arus total. d. Tergantung pada tahanan masing-masing 5. Pada rangkaian paralel : a. Arus yang mengalir pada setiap tahanan adalah sama b. Besar arus yang mengalir pada masing-masing tahanan sama besarnya dengan arus total. c. Tegangan pada masing-masing tahanan berbeda tergantung besarnya tahanan masing-masing. d. Tegangan pada tiap tahanan sama besarnya dengan tegangan sumber. 21 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan 6. Dalam aplikasi pengukuran arus listrik, ampermeter harus dipasang secara : a. Paralel terhadap beban pada rangkaian b. Serie terhadap beban pada rangkaian c. Paralel terhadap sumber arus d. Serie atau paralel 7. Besarnya tahanan total pada rangkaian paralel adalah : a. Penjumlahan tahanan-tahanan yang dipasang pada rangkaian b. Jumlahnya lebih besar dari tahanan terbesar pada rangkaian c. Jumlahnya lebih kecil dari tahanan terkecil pada rangkaian d. Jumlahnya sama dengan tahanan yang dirangkai secara serie 8. Pada pengukuran rangkaian serie, ada kalanya jumlah tegangan pada beban tidak sama dengan tegangan sumber, hal ini dapat disebabkan oleh … a. Kapasitas baterai menurun b. Baterai dalam keadaan rusak c. Jenis tahanan pada beban berbeda d. Sambungan pada tahanan kendor atau kotor 9. Sebuah rangkaian serie seperti ditunjukkan pada gambar berikut ini, bila dihubungkan dengan sumber tegangan 12 Volt, maka arus yang mengalir pada tahanan masing-masing adalah … . R1 = 1Ω + - R2 = 7Ω E = 12 V a. b. c. d. 8 amper 4 amper 1,5 amper 2/3 amper 10. Pada rangkaian paralel seperti ditunjukkan pada gambar berikut ini, bila tegangan batere 12 Volt maka arus yang mengalir pada R1 adalah … 22 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 + - E = 12V Dasar-dasar Kelistrikan R1 = 6 Ω R2 = 4Ω a. b. c. d. 20 amper 12 amper 2 amper 1,2 amper F. Umpan Balik dan Tindak Lanjut Materi yang sedang Anda pelajari merupakan pengetahuan pendukung terhadap kompetensi “Memperbaiki Kerusakan pada Sistem Kelistrikan Otomotif”. Berdasarkan kriteria tingkat penguasaan kompetensi : Kompetensi utama : 90% - 100% Kompetensi pendukung : 75%-90& Kompetensi pelengkap : 60% - 75% Maka standar minimal yang ditetapkan untuk penguasaan materi ini adalah 75. Bandingkan hasil jawaban tes Anda dengan kunci jawaban yang terdapat pada bagian akhir bahan ajar ini, kemudian ukurlah hasil penguasaan yang telah dicapai menggunakan rumus berikut : Σ Jawaban benar Tingkat penguasaan = -------------------------- X 100% Σ Soal Jika hasil yang diperoleh telah mencapai 75% atau lebih, maka Anda telah menguasai materi yang dipelajari dan berhak melanjutkan pembelajaran berikutnya dengan persetujuan guru pembimbing. Namun jika hasil yang diperoleh belum mencapai 75% Anda masih harus mengulangi atau mempelajari kembali bahan ajar ini. 23 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan G. Kunci Jawaban Latihan 1. Rangkaian serie mempunyai sifat sebagai berikut : a. Arus yang mengalir pada tiap bagian rangkaian adalah sama b. Tahanan total adalah jumlah seluruh tahanan pada rangkaian. c. Tegangan sumber sama dengan jumlah tegangan pada setiap bagian rangkaian tersebut. 2. Rangkaian paralel mempunyai beberapa sifat, antara lain : a. Tegangan pada tiap-tiap tahanan sama dengan tegangan sumber. b. Besarnya arus yang mengalir pada tiap cabang berbeda, hal ini tergantung besarnya tahanan yang dipasang dan besarnya arus total sama dengan jumlah arus yang mengalir pada cabang rangkaian c. Tahanan total sama dengan jumlah kebalikan dari tahanan bagian-bagian. 3. Paralel. 24 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan KEGIATAN BELAJAR 3 : MAGNET DAN INDUKSI A. Tujuan Khusus Pembelajaran Setelah mempelajari kegiatan belajar 3, peserta dapat : 1. Menjelaskan pengertian magnet tetap dan magnet buatan 2. Menjelaskan pengertian induksi elektromagnet 3. Menjelaskan pengertian induksi sendiri dan induksi mutual. B. Materi Pembelajaran 1. Magnet Potongan-potongan besi yang didekatkan pada sebuah magnet akan tertarik dan menempel pada magnet tersebut. Potonganpotongan besi tersebut cenderung untuk menempel pada kutubkutub magnet, karena kutub-kutub magnet inilah yang mempunyai daya tarik yang paling kuat. U S Gambar 16. Potongan besi menempel pada kutub magnet Dari uraian di atas dapat disimpulkan bahwa logam yang dapat menarik potongan besi disebut magnet. Secara garis besar magnet dibedakan dalam dua katagori, yakni magnet tetap (permanent) dan magnet tidak tetap (remanent). a. Magnet tetap (permanent) Magnet ini diperoleh dari alam berupa bahan-bahan sejenis batu yang disebut lodstone. Perbedaan dengan bahan bukan magnet adalah terletak pada sifat atomnya. Pada bahan magnet, garis edar elektron pada atom yang satu dan lainnya membentuk formasi yang sejajar dan selalu tetap. Sedangkan pada bahan bukan magnet, arah garis edar elektron pada tiap atomnya tidak teratur. 25 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan b. Magnet tidak tetap (remanent) Magnet ini dibuat dari bahan besi atau baja. Untuk membuatnya menjadi magnet diperlukan pengaruh medan magnet dari luar. Medan magnet akan mempengaruhi arah edar elektron menjadi teratur seragam pada satu arah saja. Hasilnya besi tersebut akan menjadi magnet. Bila ditinjau menurut bentuknya, maka magnet dapat dibedakan dalam 3 jenis yakni magnet batang, magnet bentuk U (tapal kuda), dan magnet jarum. U U S Magnet batang S U S Magnet “U” Magnet jarum Gambar 17. Jenis-jenis magnet 2. Sifat-sifat magnet Magnet mempunyai beberapa sifat khusus sebagai berikut : a. Menarik logam yang ada disekitarnya. b. Pada magnet jarum, kutub utara selalu menunjuk ke arah utara dan kutub selatan menunjuk ke arah selatan selama tidak ada pengaruh dari luar. c. Apabila dua kutub yang senama didekatkan maka akan saling tolak-menolak, sebaliknya kutub yang tidak senama akan saling tarik menarik. d. Kekuatannya akan berkurang apabila dipanaskan atau dipukulpukul. S U U S Gambar 18. Kutub magnet senama akan tolak-menolak 26 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan U U S S Gambar 19. Kutub magnet tidak senama akan tarik-menarik 3. Elektromagnet Apabila sebuah penghantar dialiri arus listrik, maka sepanjang penghantar tersebut akan dikelilingi lingkaran garis gaya magnet. Garis gaya magnet di sekitar penghantar yang dialiri arus listrik dapat ditunjukkan dengan cara menempatkan sepotong karton memotong kawat secara tegak lurus, kemudian taburkan serbuk besi di atas karton. Apabila arus listrik dialirkan pada penghantar tersebut, maka serbuk besi akan membentuk lingkaran yang menandakan terdapat garis gaya magnet di sekitar penghantar. Garis gaya magnet Arus + Penghantar Gambar 20. Garis gaya magnet mengelilingi penghantar yang dialiri arus listrik Untuk memudahkan penentuan arah garis gaya magnet di sekitar penghantar digunakan kaidah tangan kanan. Dalam hal ini ibu jari menunjukkan arah arus dan keempat jari lainnya menunjukkan arah gerak magnetis. 27 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan Gambar 21. Kaidah tangan kanan Hubungan antara arah arus dan gerak magnetis pada penghantar diperlihatkan pada gambar berikut ini : ⊗ Arah arus menjauh Flux magnet Arah arus mendekat Gambar 22. Hubungan arah arus dan gerak magnetis Bila sebuah penghantar yang dialiri arus berupa gulungan. Maka gulungan tersebut akan membentuk garis gaya magnet yang banyak dengan arah yang sama, sehingga membentuk magnet yang kuat. Arus Gambar 23. Garis gaya magnet pada sebuah gulungan 28 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan Apabila pada gulungan tersebut diberi inti besi maka kekuatan magnet akan menyatu sehingga kemagnetan semakin kuat. U S Gambar 24. Elektromagnet 4. Gaya elektromagnet Yang dimaksud dengan gaya elektromagnet adalah gaya yang bekerja pada penghantar ketika dialiri arus listrik dan berada di dalam medan magnet. Gaya elektromagnet ini diterapkan diantaranya pada motor starter, motor wiper dan sebagainya. Prinsip terjadinya gaya elektromagnet adalah sebagai berikut : Bila sebuah penghantar yang dialiri aris listrik diletakkan diantara dua kutub magnet, maka penghantar tersebut akan terlempar pada salah satu sisi (ke arah kanan pada gambar), hal ini dikarenakan pada satu sisi terdapat gaya magnet yang saling memperkuat karena gaya-gayanya searah dan di sisi lain gaya-gaya tersebut saling menetralisir (saling melemahkan) karena berlawanan arah. Akibatnya penghantar akan terdorong ke arah dimana gaya magnet saling berlawanan. U U U S S S Arah gerakan penghantar + Gambar 25. Arah gaya electromagnet 29 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan 5. Induksi elektromagnet Apabila sebuah penghantar digerakkan memotong medan magnet, maka pada penghantar tersebut akan terbangkit arus listrik. Peristiwa ini biasa disebut induksi elektromagnet. Seperti diperlihatkan pada gambar berikut, sebuah penghantar dengan inisial ujung-ujungnya A dan B digerakkan memotong garis gaya magnet, bila gerakan dilakukan ke arah kiri maka pada penghantar akan mengalir arus listrik dengan arah dari B ke A yang kemudian dialirkan ke lampu dan kembali ke titik B. Arah gerakan U B U Arah gerakan penghantar A S S Lampu Arah arus Gambar 26. Terbangkitnya arus induksi Ketika gerakan penghantar dilakukan kebalikannya, maka arah arus listrik yang dibangkitkan juga akan terbalik, dan bila gerakan ini dilakukan berulang-ulang secara terus-menerus maka pada penghantar akan timbul arus bolak-balik. a. Induksi sendiri (self induction) Induksi sendiri adalah timbulnya tegangan listrik pada suatu kumparan apabila terjadi perubahan arah arus atau terhentinya aliran arus listrik. Seperti dijelaskan sebelumnya bahwa timbulnya arus listrik dapat disebabkan oleh adanya perpotongan garis gaya magnet dengan penghantar (kumparan), fenomena ini sulit dijelaskan, tetapi sudah diterima kebenarannya sebagai hukum alam yang sangat penting khususnya untuk menjelaskan kejadian-kejadian pada suatu kawat yang dialiri arus listrik, dalam hal ini apabila kuat arusnya 30 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan berubah maka medan magnet yang dihasilkan juga akan mengembang atau mengecil dan memotong kawat itu sendiri sehingga timbul gaya gerak listrik pada kawat tersebut. Kejadian inilah yang disebut induksi sendiri. Saklar + - Kumparan Batere Gambar 27. Induksi sendiri b. Induksi mutual (mutual induction) Induksi mutual pada dasarnya sama dengan induksi sendiri, tetapi kejadian timbulnya induksi mutual adalah antara satu kumparan dengan kumparan lainnya. Dalam hal ini kedua kumparan tersebut tidak saling berhubungan satu sama lain. Saklar Kumparan primer + - Kumparan sekunder Batere Gambar 28. Induksi mutual Pada gambar di atas ditunjukkan, ketika arus listrik dialirkan pada kumparan primer maka kumparan tersebut akan membangkitkan garis gaya magnet yang mengelilingi kedua kumparan. Apabila arus listrik tersebut diputuskan, maka kemagnetan akan menyusut menjadi nol. 31 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan Saat penyusutan garis gaya magnet inilah pada kedua kumparan (kumparan primer dan sekunder) terbangkit arus listrik, pembangkitan arus listrik ini terjadi secara bersamaan. Dengan demikian proses pembangkitan arus listrik seperti ini disebut induksi bersama (induksi mutual). Proses induksi mutual ini diantaranya diaplikasikan pada koil pengapian. C. Latihan 1. Logam yang bisa menarik bahan logam lainnya biasa disebut … . 2. Sebutkan dua jenis magnet yang biasa digunakan sehari-hari ! 3. Ditinjau dari bentuknya magnet dapat dibedakan menjadi tiga jenis, antara lain … 4. Sebutkan sifat-sifat magnet ! 5. Apa yang dimaksud dengan elektromagnet ? 6. Apa yang dimaksud dengan induksi elektromagnet ? D. Rangkumam • Secara garis besar magnet dibedakan dalam dua katagori, yakni magnet tetap (permanent) dan magnet tidak tetap (remanent). • Bila ditinjau menurut bentuknya, maka magnet dapat dibedakan dalam 3 jenis yakni magnet batang, magnet bentuk U (tapal kuda), dan magnet jarum. • Magnet mempunyai beberapa sifat khusus sebagai berikut : a. Menarik logam yang ada disekitarnya. b. Pada magnet jarum, kutub utara selalu menunjuk ke arah utara dan kutub selatan menunjuk ke arah selatan selama tidak ada pengaruh dari luar. c. Apabila dua kutub yang senama didekatkan maka akan saling tolak-menolak, sebaliknya kutub yang tidak senama akan saling tarik menarik. • Elektromagnet adalah proses terbangkitnya garis gaya magnet yang disebabkan oleh adanya aliran listrik pada sebuah penghantar. 32 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan • Gaya elektromagnet adalah gaya yang ditimbulkan oleh adanya kekuatan magnet dari dua komponen yang berbeda, gaya elektromagnet biasanya diaplikasikan pada motor-motor listrik. • Induksi elektromagnet adalah terbangkitnya aliran listrik yang disebabkan oleh adanya perpotongan antara garis gaya magnet dengan penghantar atau kumparan. Induksi elektromagnet ini biasanya diaplikasikan pada pembangkit listrik seperti generator, koil pengapian, dan lain-lain. E. Test 1. Faktor yang mempengaruhi kuat medan magnet adalah : a. Jumlah lilitan dan besar arus b. Diameter kawat dan besar arus c. Jumlah lilitan, besar arus, dan inti kumparan d. Besar arus dan inti kumparan 2. Induksi listrik dihasilkan melalui : a. Adanya aliran listrik pada kumparan b. Adanya perpotongan medan magnet dengan kumparan c. Adanya kutub magnet yang saling tarik menarik d. Adanya kumparan yang didekatkan pada inti magnet 3. Apabila kutub magnet yang senama didekatkan, maka reaksi yang terjadi adalah : a. Saling tolak menolak b. Saling tarik menarik c. Tidak ada reaksi d. Saling menetralisir kekuatan magnet 4. Induksi elektromagnet adalah … . a. aliran listrik pada sebuah penghantar b. listrik yang dibangkitkan karena adanya perpotongan medan magnet dengan penghantar c. listrik yang dibangkitkan karena adanya kumparan yang didekatkan pada medan magnet yang kuat d. medan magnet yang timbul karena adanya aliran listrik pada penghantar 33 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan 5. Magnet yang biasa digunakan untuk penunjuk arah adalah magnet berbentuk … a. Batang b. Hufuf “U” c. Jarum d. Silinder 6. Magnet permanent adalah … . a. magnet yang dihasilkan oleh adanya aliran listrik pada kumparan b. magnet yang tercipta secara alami c. magnet yang dihasilkan karena gosokan antara besi biasa dan besi yang mengandung magnet d. magnet yang sifatnya sementara 7. Efek dari gaya elektromagnet diterapkan pada beberapa komponen otomotif, satu diantaranya adalah … . a. generator DC b. motor starter c. regulator d. relay lampu kepala 8. Aplikasi dari efek induksi elektromagnet yang pada komponen otomotif adalah … . a. koil pengapian b. relay lampu kepala c. motor starter d. klakson 9. Pada gambar berikut ini, penghantar akan bergerak ke arah … . U a. b. c. d. kanan kiri atas bawah a. S 34 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan 10. Salah satu sifat magnet adalah … . a. magnet yang senama akan tarik menarik b. magnet yang tidak senama akan tarik menarik c. bila dipanaskan kekuatannya akan bertambah d. pada magnet jarum, kutub selatan akan menunjuk ke utara dan kutub utara akan menunjuk ke selatan F. Umpan Balik dan Tindak Lanjut Materi yang sedang Anda pelajari merupakan pengetahuan pendukung terhadap kompetensi “Memperbaiki Kerusakan pada Sistem Kelistrikan Otomotif”. Berdasarkan kriteria tingkat penguasaan kompetensi : Kompetensi utama : 90% - 100% Kompetensi pendukung : 75%-90& Kompetensi pelengkap : 60% - 75% Maka standar minimal yang ditetapkan untuk penguasaan materi ini adalah 75. Bandingkan hasil jawaban tes Anda dengan kunci jawaban yang terdapat pada bagian akhir bahan ajar ini, kemudian ukurlah hasil penguasaan yang telah dicapai menggunakan rumus berikut : Σ Jawaban benar Tingkat penguasaan = -------------------------- X 100% Σ Soal Jika hasil yang diperoleh telah mencapai 75% atau lebih, maka Anda telah menguasai materi yang dipelajari dan berhak melanjutkan pembelajaran berikutnya dengan persetujuan guru pembimbing. Namun jika hasil yang diperoleh belum mencapai 75% Anda masih harus mengulangi atau mempelajari kembali bahan ajar ini. 35 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan G. Kunci Jawaban Latihan 1. Magnet. 2. Magnet yang biasa dipakai sehari-hari adalah magnet permanent dan magnet remanent 3. Tiga jenis bentuk magnet antara lain magnet batang, magnet “U”, dan magnet jarum 4. Sifat-sifat magnet antara lain : a. Menarik logam yang ada disekitarnya. b. Pada magnet jarum, kutub utara selalu menunjuk ke arah utara dan kutub selatan menunjuk ke arah selatan selama tidak ada pengaruh dari luar. c. Apabila dua kutub yang senama didekatkan maka akan saling tolak-menolak, sebaliknya kutub yang tidak senama akan saling tarik menarik. d. Kekuatannya akan berkurang apabila dipanaskan atau dipukulpukul. 5. Elektromagnet adalah timbulnya kekuatan magnet yang diakibatkan oleh adanya aliran listrik pada sebuah penghantar atau kumparan. 6. Yang dimaksud dengan induksi elektromagnet adalah tibulnya gaya gerak listrik (arus listrik) yang disebabkan oleh adanya perpotongan medan magnet dengan sebuah penghantar atau kumparan. 36 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan KEGIATAN BELAJAR 4 : PENGUJIAN RANGKAIAN LISTRIK, MAGNET DAN INDUKSI LISTRIK. A. Tujuan Khusus Pembelajaran Setelah mempelajari kegiatan belajar 4, peserta dapat : 1. Membuktikan hukum Ohm. 2. Membuktikan magnet dan elektromagnet 3. Membuktikan induksi listrik B. Materi Pembelajaran 1. Petunjuk Pelaksanaan Praktik Untuk menghindari terjadinya kecelakaan, ada beberapa hal yang harus diperhatikan, antara lain : a. Gunakan peralatan sesuai dengan fungsinya masing-masing. b. Teliti kembali rangkaian sebelum sumber arus listrik dihubungkan. c. Hindarkan terjadinya hubungan singkat. 2. Alat/bahan yang diperlukan a. Batere b. AVO meter c. Amper meter d. Tahanan (bola lampu) dalam berbagai ukuran e. Magnet permanent f. Kompas g. Saklar h. Kumparan yang dililitkan pada inti besi i. Lampu pilot (jenis neon) 3. Percobaan 1 : Pembuktian hukum Ohm a. Percobaan rangkaian serie 1) Buat rangkaian kelistrikan dengan memasang dua buah tahanan seperti diperlihatkan pada gambar berikut ini. 37 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan V1 It R1 = 10Ω A Saklar + R2 = 2Ω E = 12 V - V2 Gambar 29. Percobaan rangkaian serie 2) Sebelum rangkaian dioperasikan, periksa kembali rangkaian tersebut untuk meyakinkan kebenarannya. 3) Hubungkan saklar dan periksa besar arus yang ditunjukkan pada amper meter serta besarnya tegangan yang ditunjukkan pada volt meter. 4) Masukkan data hasil pengukuran pada table berikut. E sumber V1 V2 It Keterangan 5) Bandingkan hasil pengukuran dengan perhitungan secara teoritis. Kesimpulan : ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… 38 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan b. Percobaan rangkaian paralel 1) Buat rangkaian dengan tiga buah tahanan seperti gambar berikut. R1 = 4 Ω A1 R2 = 6 Ω A2 A R3 = 8 Ω A3 It + - E = 12 V Gambar 30. Percobaan rangkaian paralel 2) Periksa kembali rangkaian sebelum saklar dihubungkan ke sumber arus listrik. 3) Hubungkan saklar dan periksa penunjukkan amper meter . 4) Masukkan data hasil pengukuran pada tabel berikut. E sumber A1 A2 A3 It Keterangan 5) Bandingkan hasil pengukuran dengan perhitungan secara teoritis. Kesimpulan : ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… 39 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan c. Percobaan rangkaian campuran 1) Buat rangkaian ketiga seperti ditunjukkan pada gambar berikut. V2 R2 = 4Ω V1 A1 R1 = 8Ω R3 = 4Ω A2 Saklar + A3 - E = 12 V Gambar 31. Percobaan rangkaian serie-paralel 2) Periksa kembali rangkaian sebelum saklar dihubungkan ke sumber arus listrik. 3) Hubungkan saklar dan periksa penunjukkan amper meter dan volt meter. 4) Masukkan data hasil pengukuran pada tabel berikut. E sumber V1 V2 A1 A2 A3 Keterangan 5) Bandingkan hasil pengukuran dengan perhitungan secara teoritis. Kesimpulan : ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… 40 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan 4. Percobaan 2 : Pembuktian magnet dan elektromagnet a) Pembuktian magnet permanent 1) Sediakan beberapa batang magnet 2) Tentukan kutub magnetnya dengan menggunakan kompas (magnet jarum). S U S U Gambar 32. Menentukan kutub magnet 3) Dekatkan dua buah kutub magnet yang senama, perhatikan reaksi yang terjadi 4) Dekatkan dua buah kutub magnet yang tidak senama, perhatikan reaksi yang terjadi Kesimpulan : ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… b) Pembuktian elektromagnet 1) Siapkan sebuah kumparan yang dililitkan pada inti besi. 2) Hubungkan kumparan tersebut dengan sebuah tahanan seperti diperlihatkan pada gambar berikut. Saklar Tahanan Inti besi + - Kumparan Batere Gambar 33. Pembuktian elektromagnet 41 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan 3) Periksa rangkaian sebelum saklar dihubungkan untuk meyakinkan bahwa rangkaian sudah benar. 4) Hubungkan saklar dan periksa kemagnetan pada kumparan dengan cara mendekatkan sepotong besi, perhatikan reaksi yang terjadi. Kesimpulan : ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… 5. Percobaan 3 : Pembuktian induksi listrik a) Pembuktian induksi sendiri 1) Siapkan sebuah kumparan dengan inti besi, lampu pilot, saklar, kabel penghubung, dan batere. 2) Buat rangkaian seperti di bawah ini. Saklar Inti besi Lampu pilot + - Kumparan Batere Gambar 34. Pembuktian induksi sendiri 3) Periksa kembali rangkaian sebelum saklar dihubungkan. 4) Hubungkan saklar, inti kumparan harus menjadi magnet. 5) Matikan saklar, perhatikan lampu pilot saat saklar dimatikan (sesaat lampu akan menyala lebih terang karena adanya arus induksi) 42 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan Kesimpulan : ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… b) Pembuktian induksi mutual 1) Siapkan dua buah kumparan yang dililitkan pada sebuah inti besi, saklar, batere, dan ampermeter. 2) Hubungkan kumparan dan ampermeter tersebut seperti diperlihatkan pada gambar. Kumparan primer Kumparan sekunder Saklar + A E = 12 V Gambar 35. Pembuktian induksi mutual 3) Periksa kembali rangkaian sebelum saklar dihubungkan. 4) Hubungkan saklar, perhatikan jarum pada ampermeter. Ketika saklar dihubungkan, jarum ampermeter akan bergerak ke kiri atau ke kanan tergantung arah lilitan dengan penunjukan arus yang kecil. Apabila saklar diputuskan maka ampermeter akan bergerak dengan penunjukan arus yang lebih besar dengan arah gerakan jarum berlawanan dari gerakan pertama. 43 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan Kesimpulan : ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… C. Test 1. Buat rangkaian serie dengan dua buah tahanan dan ukur arus total yang mengalir pada rangkaian tersebut serta tegangan yang diserap oleh masing-masing tahanan. 2. Buat rangkaian paralel dengan tiga buah tahanan, periksa arus total yang mengalir pada rangkaian dan arus yang mengalir pada masing-masing tahanan. 3. Buat rangkaian campuran(serie-paralel) dengan tiga buah tahanan, ukur besarnya tegangan pada tahanan serie dan tahanan paralel serta besarnya arus total dan arus cabang pada rangkaian paralel. 4. Lakukan pembuktian sifat-sifat pada magnet permanent yang didahului dengan menentukan kutub magnet ! 5. Lakukan percobaan pembuktian elektromagnet pada sebuah kumparan ! 6. Lakukan percobaan pembuktian induksi sendiri pada sebuah kumparan ! 7. Lakukan percobaan pembuktian induksi mutual pada dua buah kumparan yang dililitkan pada satu inti besi ! 44 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan DATA HASIL PRAKTIK KEGIATAN BELAJAR 4 1. Data hasil pengujian rangkain serie. V1 V2 E sumber It Keterangan Kesimpulan : ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… 2. Data hasil pengujian rangkaian paralel. A1 A2 A3 It E sumber Keterangan Kesimpulan : ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… 3. Data hasil pengujian rangkaian serie-paralel V2 A1 A2 A3 Keterangan E sumber V1 Kesimpulan : ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… 4. Kesimpulan pembuktian magnet permanent. ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… 45 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan 5. Kesimpulan pembuktian elektromagnet. ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… 6. Kesimpulan pembuktian induksi sendiri. ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… 7. Kesimpulan pembuktian induksi mutual. ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… 46 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan LEMBAR PENILAIAN PROSES DAN PRODUK/JASA No. I Komponen Persiapan • Alat • Bahan Sub Komponen Pencapaian Kriteria Ya • AVO meter • Avo meter yang disiapkan diperiksa jumlah dan kondisinya sesuai keperluan praktik. • Amper meter • Amper meter yang disiapkan diperiksa jumlah dan kondisinya sesuai dengan keperluan praktik • Kompas • Kompas diperiksa kondisinya sesuai keperluan praktik • Magnet permanent • Magnet permanent disiapkan sesuai dengan jumlah dan jenisnya • Batere • Kondisi batere diperiksa terhadap tegangan, kapasitas dan kondisinya. • Saklar • Saklar disiapkan sesuai keperluan praktik 48 Disiapkan Oleh : Sumarsono Tdk Keterangan Diklat Mekanik Otomotif 1 II Pelaksanaan : • Jenis Kegiatan (kompetensi) Dasar-dasar Kelistrikan • Kumparan yang dililitkan pada inti besi • Tahanan (bola lampu) dalam berbagai ukuran • Kumparan disiapkan sesuai keperluan praktik • Lampu pilot (jenis neon) • Lampu pilot diperiksa kondisinya sesuai keperluan praktik • Percobaan rangkaian serie • Dua buah tahanan tahanan dirangkai secara serie dan dihubungkan dengan saklar dan sumber tegangan • Arus diperiksa menggunakan ampermeter • Tegangan diperiksa menggunakan voltmeter • Hasil pengukuran disimpulkan dengan benar • Percobaan rangkaian parallel • Tiga buah tahanan dirangkai secara parallel dihubungkan dengan saklar dan sumber tegangan • Arus total pada rangkaian diperiksa menggunakan ampermeter • Tahanan (bola lampu) diperiksa kondisi dan jumlahnya sesuai keperluan praktik 49 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan • Arus pada tiap cabang rangkaian diperiksa menggunakan ampermeter • Hasil pengukuran disimpulkan dengan benar • Percobaan rangkaian campuran • Tiga buah tahanan dirangkai secara parallel dihubungkan dengan saklar dan sumber tegangan • Arus total pada rangkaian diperiksa menggunakan ampermeter • Arus pada tiap cabang rangkaian diperiksa menggunakan ampermeter • Hasil pengukuran disimpulkan dengan benar • Tegangan pada rangkaian seri diperiksa menggunakan AVO meter yang dipasang secara paralel • Tegangan pada rangkaian paralel diperiksa menggunakan AVO meter yang dipasang secara paralel • Arus total diperiksa menggunakan ampermeter yang dipasang secara serie • Arus cabang diperiksa 50 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan menggunakan ampermeter yang dipasang secara serie • Kesimpulan diambil dengan cara membandingkan hasil perhitungan teoritis dan hasil pengukuran • Pembuktian • Sifat-sifat magnet dibuktikan magnet permanent dengan cara mendekatkan magnet satu sama lain • Kesimpulan diambil sesuai hasil praktik • Pembuktian elektromagnet • Kumparan dihubungkan dengan sumber tegangan dengan tambahan resistor (tahanan) • Kesimpulan diambil sesuai hasil praktik • Pembuktian induksi sendiri • Kumparan dan lampu pilot dihubungkan dengan sumber tegangan • Saklar rangkaian dioperasikan (on/off) sambil memperhatikan nyala lampu pilot • Kesimpulan diambil sesuai hasil pengamatan selama praktik • Dua buah kumparan yang dililitkan 51 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan • Pembuktian induksi mutual pada satu inti dihubungkan dengan sumber tegangan dan ampermeter sesuai keperluan pengujian induksi mutual • Saklar dioperasikan (on/off) sambil memperhatikan gerakan ampermeter • Kesimpulan diambil sesuai hasil pengamatan selama praktik • Pelaksanaan praktik dilakukan dengan cermat dan teliti • Sikap Kerja • Sikap dalam bekerja • Keselamatan Kerja • Memperhatikan keselamatan kerja • Pelaksanaan praktik dilakukan dengan memperhatikan keselamatan diri dan peralatan yang digunakan • Waktu • Penggunaan waktu • Pekerjaan dilaksanakan sesuai waktu yang disediakan 52 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 III Hasil : • Ukuran dan kualitas Dasar-dasar Kelistrikan • Pembuatan rangkaian serie, paralel, dan campuran • Ketiga jenis rangkaian dibuat sesuai kaidah rangkaian kelistrikan • Pembuatan rangkaian pembuktian elektromagnet • Rangkaian pembuktian elektromagnet dibuat sesuai kaidah yang berlaku • Pembuatan rangkaian induksi elektromagnet • Rangkaian pembuktian induksi elektromagnet dibuat sesuai kaidah yang berlaku • Pembacaan alat ukur • Pembacaan alat ukur sesuai dengan petunjuk pada buku manual 53 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan D. Umpan Balik dan Tindak Lanjut Materi yang sedang Anda pelajari merupakan subkompetensi “Memahami Azas-azas Kelistrikan” pada kompetensi “Menguasi Dasar Kelistrikan”. Berdasarkan kriteria tingkat penguasaan kompetensi, maka standar penilaiannya seperti ditetapkan dalam kriteria lembar penilaian. Ukurlah hasil latihan Anda sesuai dengan kriteria yang telah ditetapkan. Jika masing-masing subkomponen telah mencapai kriteria. Anda dinyatakan berhasil dan berhak mempelajari bahan ajar berikutnya. Tetapi jika masih ada sobkomponen yang masih belum mencapai kriteria Anda harus mengulang kembali subkomponen tersebut hingga berhasil. 54 Disiapkan Oleh : Sumarsono Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan DAFTAR ISI KATA PENGANTAR … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … ... DAFTAR ISI … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .. PENDAHULUAN A. Petunjuk Penggunaan Bahan Ajar … … … … … … … … … … … ... B. Deskripsi Modul … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .. C. Prasyarat … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .. D. Tujuan Umum Pembelajaran … … … … … … … … … … … … … … KEGIATAN BELAJAR 1 : LISTRIK DAN HUKUM OHM A. Tujuan Khusus Pembelajaran … … … … … … … … … … … … … .. B. Materi Pembelajaran … … … … … … … … … … … … … … … … … .. 1. Macam-macam listrik … … … … … … … … … … … … … … … … 2. Arus, tegangan, dan tahanan listrik … … … … … … … … … … 3. Hukum OHM … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .. C. Latihan … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .. D. Rangkuman … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .. E. Test … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … F. Umpan Balik dan Tindak Lanjut … … … … … … … … … … … … … G. Kunci Jawaban Latihan … … … … … … … … … … … … … … … … .. KEGIATAN BELAJAR 2 : RANGKAIAN LISTRIK A. Tujuan Khusus Pembelajaran … … … … … … … … … … … … … ... B. Materi Pembelajaran … … … … … … … … … … … … … … … … … .. 1. Rangkaian serie … … … … … … … … … … … … … … … … … … . 2. Rangkaian parallel … … … … … … … … … … … … … … … … … 3. Rangkaian campuran (serie-paralel) … … … … … … … … … . C. Latihan … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .. D. Rangkuman … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .. E. Test … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … F. Umpan Balik dan Tindak Lanjut … … … … … … … … … … … … … G. Kunci Jawaban Latihan … … … … … … … … … … … … … … … … .. KEGIATAN BELAJAR 3 : MAGNET DAN INDUKSI A. Tujuan Khusu Pembelajaran … … … … … … … … … … … … … … . B. Materi Pembelajaran … … … … … … … … … … … … … … … … … .. 1. Magnet … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 2. Sifat-sifat magnet … … … … … … … … … … … … … … … … … . 3. Electromagnet … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 4. Gaya electromagnet … … … … … … … … … … … … … … … … . 5. Induksi elektromagnet … … … … … … … … … … … … … … … .. i ii 1 2 2 2 3 3 5 6 9 10 11 11 13 14 15 15 15 17 18 20 20 21 23 24 25 25 25 26 27 29 30 55 Disiapkan Oleh : Sumarsono ii Diklat Mekanik Otomotif 1 Dasar-dasar Kelistrikan C. Latihan … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .. D. Rangkuman … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .. E. Test … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … F. Umpan Balik … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … . G. Kunci Jawaban Latihan … … … … … … … … … … … … … … … … .. KEGIATAN BELAJAR 4 : PENGUJIAN RANGKAIAN LISTRIK, MAGNET, DAN INDUKSI LISTRIK A. Tujuan Khusu Pembelajaran … … … … … … … … … … … … … … . B. Materi Pembelajaran … … … … … … … … … … … … … … … … … .. 1. Petunjuk pelaksanaan praktik … … … … … … … … … … … … . 2. Alat/bahn yang diperlukan … … … … … … … … … … … … … ... 3. Percobaan 1 : Pembuktian hokum OHM … … … … … … … ... 4. Percobaan 2 : Pembuktian magnet dan electromagnet … . 5. Percobaan 3 : Pembuktian induksi listrik … … … … … … … . C. Test … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … LEMBAR PENILAIAN PROSES DAN PRODUK/JASA D. UMPAN Balik dan Tindak Lanjut … … … … … … … … … … … … .. Disiapkan Oleh : Sumarsono iii 32 32 33 35 36 37 37 37 37 37 41 42 44 48 54 56